CN106574550A - 用于可变压缩比发动机的单个供给端口致动的连杆 - Google Patents

Abstract

一种关于位于内燃机中的可变压缩连杆系统(10、110)的设备和方法，可变压缩连杆系统(10、110)包括：连杆(28、128)，其具有在第一端部中限定第一纵向轴线的活塞销接纳孔和在第二端部(36)中限定第二纵向轴线的曲柄销接纳孔；液压致动的偏心转子(52)，其可响应于作用在限定在转子(52、152)与连杆(28、128)之间的可膨胀腔室(76a、76b、78a、78b、176a、176b、178a、178b)上的流体压力而围绕第一纵向轴线和第二纵向轴线中的一者旋转。一种液压致动系统(51、151)，其包括流体压力致动的启动阀(58、158)、至少一个止回阀(62、64)、以及与可膨胀腔室(76a、76b、78a、78b、176a、176b、178a、178b)流体连通的多个流体通道(66、66a、66b、66c、66d、166)。

Description

用于可变压缩比发动机的单个供给端口致动的连杆

技术领域

本发明涉及内燃机，更具体地涉及一种具有用于改变汽缸内活塞的冲程长度的可变长度连杆的内燃机。

背景技术

内燃机可以包括至少一个汽缸以及多个进气阀和排气阀以用于操作。内燃机可以包括四个循环或冲程，其包括进气冲程、压缩冲程、点火冲程/燃烧冲程/动力冲程、以及排气冲程。在进气冲程期间，进气阀打开并且活塞可以远离汽缸盖行进，从而允许燃料与空气混合物进入汽缸的燃烧腔室内。在压缩冲程期间，为了压缩燃料与空气混合物，进气阀可以关闭并且活塞可以朝向汽缸盖向后往复运动。在动力冲程期间，可以点燃燃料与空气混合物，以形成高压气体，从而传递动力以迫使活塞远离汽缸的汽缸盖并且以旋转曲轴。在排气冲程期间，排气阀可以打开并且活塞可以朝向汽缸盖向后移动，使得高压气体的所燃烧的燃料/空气混合物作为废气而排出。一般地，活塞在进气循环和压缩循环期间行进的距离与活塞在动力循环和排气循环期间行进的距离相同，从而使所有四个循环的容积是相等的。压缩比或进气冲程结束时和压缩冲程开始时活塞的行进距离与进气冲程开始时和压缩冲程结束时的行进距离的比优选为8：1。可以期望改变发动机循环，从而使动力循环和排气循环的容积大于进气循环和压缩循环的容积以提高发动机的效率。改变发动机循环可能需要改变活塞与曲轴之间的距离的长度，从而允许汽缸中活塞的往复运动在最小距离与最大距离之间改变，并且因此改变压缩比。当前可变压缩系统使用在活塞和曲轴或与曲轴相关联的曲柄销之间延伸的连杆。连杆可能需要附加连接件，以有效改变连杆的长度或活塞与曲轴之间的距离。可变压缩连杆系统已经公开于美国专利第8,602,002号、美国专利第8,468,997号、美国专利第8,371,263号、美国专利第7,891,334号、美国专利第7,814,881号、美国专利第6,966,279号、以及美国专利第5,370,093号中。

发明内容

可以期望消除在已知可变压缩系统连杆组件中使用的附加连接件。为了克服当前技术的局限性，在此公开的一种可变压缩连杆系统可以包括至少一个内部定位的液压偏心旋转致动器，该液压偏心旋转致动器可在提供对应连杆的最小长度和最大长度的第一角位置和第二角位置之间旋转，以改变活塞销与曲轴的曲柄销之间的有效距离。公开的可变压缩连杆系统可以包括具有第一端部和第二端部的连杆，该第一端部具有第一孔以用于与活塞销连接，该第二端部具有第二孔以用于与曲轴的曲柄销连接。连杆可以在第一和第二端部之间延伸。

一种可变压缩连杆系统可以包括限定第一纵向轴线的活塞销、限定第二纵向轴线的曲柄销、以及加压流体源。连杆可以具有与活塞销相关联的第一端和位于第一端相对的远端且与曲柄销相关联的第二端。液压致动偏心转子可以围绕与第一端和第二端中的至少一者相关联的第一纵向轴线和第二纵向轴线中的至少一者旋转。偏心转子可以响应于与至少一个可膨胀腔室的流体连通而操作，该可膨胀腔室限定在偏心转子的至少一个叶片与连杆之间，以用于在第一角位置和第二角位置之间旋转偏心转子。偏心转子可以响应于作用在该至少一个叶片上的流体压力作用而旋转，以改变第一纵向轴线和第二纵向轴线之间的连杆的长度。可变压缩杆系统可以包括与偏心转子相关联的液压致动系统，该偏心转子在加压流体源和该至少一个可膨胀腔室之间流体连通。液压致动系统可以包括至少一个启动阀、至少一个止回阀、以及至少一个流体通道。液压致动系统可以定位在连杆内，以用于偏心转子和加压流体源之间的流体连通。

一种可变压缩连杆系统可以包括限定第一纵向轴线的活塞销、限定第二纵向轴线的曲柄销、以及加压流体源。连杆系统可以包括与活塞销相关联的第一端和位于第一端相对的远端且与曲柄销相关联的第二端。液压致动偏心转子可以在第一角位置和第二角位置之间围绕与第一端和第二端中的至少一者相关联的第一纵向轴线和第二纵向轴线中的至少一者旋转。偏心转子可以包括设置在偏心转子外表面上的第一叶片和第二叶片。第一和第二叶片中的每一者可以限定位于对应叶片的相对侧上的第一可膨胀腔室和第二可膨胀腔室。偏心转子可以响应于作用在对应第一和第二可膨胀腔室内的第一和第二叶片上的流体压力而沿顺时针方向和逆时针方向旋转。偏心转子可以在第一角位置和第二角位置内具有与连杆的纵向轴线对准的不同径向距离，以用于改变第一和第二轴线之间的连杆的纵向长度。可以提供至少一个流体管道，以允许第一和第二可膨胀腔室与加压流体源之间的流体连通。

一种组装可变压缩连杆系统的方法可以包括形成相对于活塞销和曲柄销可安装的连杆。连杆可以包括与活塞销相关联的第一端和位于第一端相对的远端以与曲柄销相关联的第二端。活塞杆可以包括在其中形成的偏心转子接纳孔。该方法可以包括将至少一个液压致动偏心转子插入偏心转子接纳孔内，以便可在第一角位置和第二角位置之间围绕与第一端和第二端中的至少一者相关联的第一纵向轴线和第二纵向轴线中的至少一者旋转。偏心转子可以响应于与至少一个可膨胀腔室的流体连通而操作，该至少一个可膨胀腔室限定在偏心转子的至少一个叶片与连杆之间，以用于旋转偏心转子。偏心转子可以响应于作用在该至少一个叶片上的流体压力作用而具有可移动以便与连杆的纵向轴线对准的不同径向距离，以用于改变第一纵向轴线和第二纵向轴线之间的连杆的纵向长度。液压致动系统可以在加压流体源和形成于偏心转子和连杆之间的该至少一个可膨胀腔室之间进行流体连通。液压致动系统可以包括至少一个启动阀、至少一个止回阀、以及至少一个流体通道。该方法可以进一步包括相对于连杆的偏心转子接纳孔而安装偏心转子以用于旋转。该方法可以包括在连杆内形成至少一个流体通道。

公开了一种用于操作用于内燃机的可变压缩连杆系统的方法，该可变压缩连杆系统具有限定第一纵向轴线的活塞销、限定第二纵向轴线的曲轴的曲柄销、以及加压流体源。可变压缩连杆系统可以包括具有与活塞销相关联的第一端和与曲柄销相关联的第二端的连杆、以及与第一和第二端中的至少一者相关联的液压致动偏心转子。可变压缩连杆系统可以响应于与至少一个可膨胀腔室的流体连通而操作，该至少一个可膨胀腔室限定在偏心转子的至少一个叶片与连杆之间。该方法可以包括：通过至少一个流体通道对流体进行加压以用于在加压流体源与该至少一个可膨胀腔室之间的流体连通；选择性地连通在加压流体源与该至少一个可膨胀腔室之间的至少一个止回阀；对该至少一个可膨胀腔室进行加压以旋转处于顺时针和逆时针旋转中的偏心转子，以改变第一纵向轴线和第二纵向轴线之间的有效距离；以及选择性地连通启动阀以允许加压流体相对于该至少一个可膨胀腔室流动。

通过结合附图阅读以下对用于实现本发明的最佳模式进行的说明，本发明的其他应用对于本领域技术人员来说将变得显而易见。

附图说明

本文的描述参照附图，其中在所有视图中类似的参考编号指代类似的部件，且其中：

图1是可变压缩连杆系统的横截面简化示意图，其示出了具有与活塞销相关联的第一端和与曲柄销相关联的第二端的连杆，其中第一端支承液压致动偏心转子在第一角位置和第二角位置之间移动以改变连杆的有效长度，并且示出了处于第一位置的启动阀，其允许流体压力源和第一组可膨胀腔室之间的加压流体连通以沿顺时针方向旋转偏心转子；

图2是图1的示意图，显示了处于第二位置的启动阀，其允许流体压力源和第二组可膨胀腔室之间的加压流体连通以沿逆时针方向旋转偏心转子；

图3是密封盖被移除的连杆的透视横截面图；

图4是横截面简化示意图，示出了具有位于连杆外侧的控制阀的液压致动系统，其中流体通道延伸穿过连杆和曲柄销以便与可膨胀腔室流体连通，并且显示了处于第一位置的控制阀，其中偏心转子沿顺时针方向旋转；

图4A是横截面简化示意详图，示出了延伸穿过曲柄销和连杆的图4所示连杆的流体通道，其中流体通道和环形凹槽沿曲柄销的纵向轴线彼此轴向间隔开；

图5是图4所示连杆的横截面简化示意图，显示了处于第二位置的控制阀，其中偏心转子沿逆时针方向旋转；以及

图6是连杆和液压致动系统的横截面简化示意图，示出了与曲柄销相关联的可围绕纵向轴线旋转的偏心转子、以及定位在连杆外部的液压致动系统，其中流体通道延伸穿过曲柄销和偏心转子以便在第一角位置和第二角位置之间移动。

具体实施方式

现在参考图1-5，可变压缩连杆系统10、110可以包括连杆28、128，其具有可操作地联接至活塞销26的第一端部34、134和可操作地联接至曲轴20的曲柄销22的第二端部36、136。液压致动偏心转子52、152可以与第一和第二端部34、36、134、136中的至少一者相关联。液压致动系统可以包括启动阀58、158、第一止回阀62、162和第二止回阀64、164、以及多个流体通道66、166。公开的可变压缩连杆系统10、110可以用于内燃机中。内燃机可以包括往复活塞式内燃机。发动机可以包括至少一个汽缸。作为示例而非限制，发动机可以包括两个、四个、六个或八个汽缸。发动机可以具有如本领域技术人员已知的任何数量的汽缸。该至少一个汽缸可以包括两冲程操作、四冲程操作或如本领域技术人员已知的任何数量的冲程。发动机可以包括对应于该至少一个汽缸的至少一个活塞24。发动机可以包括用于容纳曲轴20的多个轴承，从而使曲轴20可以相对于发动机旋转。曲轴20可以包括多个曲柄平衡重，以用于在组装时提供曲轴20的旋转平衡。该至少一个活塞24可以通过连杆28可操作地联接至曲轴20。该至少一个活塞24可以包括头部表面24b、底侧表面24c和活塞裙24a。头部表面24b可以面对其中燃料在由该至少一个汽缸限定的燃烧腔室中燃烧的位置。该至少一个汽缸和底侧表面24c可以位于头部表面24b相对的远端。活塞裙24a可以连接头部表面24b和底侧表面24c并且可以设置在限定发动机中的该至少一个汽缸的侧壁附近。该至少一个活塞24可以包括限定第一纵向轴线的活塞销26并且可以在发动机冲程期间可操作以用于在该至少一个汽缸内的往复移动。该至少一个活塞24可以通过在发动机冲程期间在该至少一个汽缸的顶部和底部之间移动来改变该至少一个汽缸的容积。

现在参考图1-2，连杆28可以具有与该至少一个活塞24相关联的第一端30和位于第一端30相对的远端且与曲轴20相关联的第二端32。连杆28可以限定在第一和第二端30、32之间延伸的至少一个流体通道66。连杆28可以限定多个流体通道66a、66b、66c、66d。第一和第二端部34、36可以分别定位在连杆28的第一和第二端30、32处。第一端部34可以连接至可操作以在该至少一个汽缸内往复移动的活塞，并且可以限定用于容纳活塞销26的第一孔。第一端部34可以在该至少一个汽缸内往复运动，以用于与第一和第二行进端限之间的该至少一个活塞24的连接移动。第二端部36可以限定第二孔。连杆轴承可以安装在第二端部36中的第二孔内，以连接至曲轴20的曲柄销22。连杆轴承可以插置于连杆28和曲柄销22之间。曲柄销22可以限定第二纵向轴线。至少一个流体通道可以通过曲轴20提供，以用于通过曲柄销22与在连杆28中形成的该至少一个流体通道66流体连通。第二端部36可以相对于曲柄销22旋转。液压致动偏心转子52可以与第一和第二端部34、36中的一者相关联，或者如果需要，可以为第一和第二端部34、36中的每一者提供单独的转子52，以可围绕第一纵向轴线和第二纵向轴线中对应的一者旋转。偏心转子52可以响应于通过定位在发动机段内的至少一个流体通道的流体连通而操作。偏心转子52可以具有定位在外表面上的至少一个叶片54a、54b，以限定位于连杆28和偏心转子52之间的至少一个腔室76、78。该至少一个流体管道48和腔室76、78的一个可膨胀腔室部分76a、76b、78a、78b之间的流体连通可以响应于作用在该至少一个叶片54a、54b上的流体压力而沿顺时针或逆时针方向旋转偏心转子52。偏心转子52可以具有带有不同径向距离80、82的偏心表面区域，其可以响应于作用在该至少一个叶片54a、54b上的流体压力而旋转，以改变连杆的有效长度，从而在最小距离和最大距离之间改变第一纵向轴线和第二纵向轴线之间的距离。

偏心转子52可以包括设置在偏心转子52的外表面上的第一叶片54a和第二叶片54b。第一和第二叶片54a、54b可以定位成分开约90°(含)和约180°(含)之间。作为示例而非限制，如图1-2所示，偏心转子52可以与第一端部34相关联并且安装为相对于活塞销26旋转。第一和第二腔室76、78可以限定在第一端部34和偏心转子52之间。第一和第二叶片54a、54b中的每一者可以在第一和第二腔室76、78中对应的一者内旋转。第一和第二叶片54a、54b可以旋转以沿顺时针或逆时针方向驱动转子。偏心转子52可以在第一角转子位置和第二角转子位置之间相对于第一端部34沿顺时针或逆时针方向旋转。第一角转子位置可以由偏心转子52的偏心表面区域的第一径向距离80来限定，该偏心转子52旋转到与连杆28的纵向轴线对准的位置以提供最小连杆长度。第二转子位置可以由偏心转子52的偏心表面区域的第二径向距离82来限定，该偏心转子52旋转到与连杆28的纵向轴线对准的位置以提供最大连杆长度。偏心转子52的第一和第二径向距离80、82可以响应于流体压力与腔室76、78的可膨胀腔室部分76a、76b、78a、78b中的一者的连通而旋转，以通过向第一和第二叶片54a、54b的一侧施加压力来驱动偏心转子52的旋转。第一和第二叶片54a、54b可以通过该至少一个腔室76、78的一个可膨胀腔室侧内的流体压力而在该至少一个腔室76、78中的一者内旋转，而另一侧与通道70流体连通以将流体排出到贮液槽中。作为示例而非限制，如图1所示，连杆26可以限定在第一端部34和第二端部36之间延伸的流体管道48。第二端部36可以容纳连杆轴承，以用于将第二端部36安装到在曲轴20上所限定的曲柄销22。曲柄销22可以包括用于与该至少一个流体通道66、66a、66b、66c、66d流体连通的至少一个流体通道。当流体压力通过曲轴20中所限定的流体通道60、60a，通过第一流体通道66，通过从第一流体通道66分出的第二流体通道66a、66b、66c、66d而连通至该至少一个腔室76、78的可膨胀腔室部分76a、76b、78a、78b中的一者时，可以致动偏心转子52。流体通道66a、66b可以对应于第一可膨胀腔室76a、78a，并且第二流体通道66c、66d可以对应于第二可膨胀腔室76b、78b。多于一个的流体通道可以在连杆的第一和第二端30、32之间延伸。由该至少一个腔室76、78的一个可膨胀腔室侧76a、76b、78a、78b接收的流体压力可以在偏心转子52的第一角位置和第二角位置之间沿顺时针方向或逆时针方向驱动该偏心转子52。

如图1-2所示，连杆28可以限定在加压流体源60和第一或第二加压流体入口46a、46b、48a、48b之间延伸的多个流体通道66。如图1-2所示，曲轴20可以包括加压流体源60和用于在加压流体源60和该多个流体通道66之间流体连通的流体通道60a。该多个流体通道66可以与第一和第二止回阀62、64流体连通。该多个流体通道66可以根据启动阀58的位置而选择性地与第一和第二加压流体入口46a、46b、48a、48b流体连通。第一止回阀62可以提供流体通道66和与第一加压流体入口46a、46b相关联的流体通道66a、66b之间的流体连通。第二止回阀64可以提供流体通道66和与第二流体入口48a、48b相关联的流体通道66c、66d之间的流体连通。第一和第二止回阀62、64可以提供加压流体到对应加压流体入口的流体连通或防止流体连通，同时允许加压流体通过启动阀58流动至最终通向贮液槽的返回流体通道70。第一和第二止回阀62、64可以包括弹簧和球构件，使得球构件防止回流，并且当加压流体克服弹簧的偏置力时，该加压流体可以通过第一和第二止回阀62、64。可变压缩连杆系统10可以包括用于从该至少一个腔室76、78排出加压流体的返回通道70。返回通道70可以用于润滑发动机的各种部件，其最终通向贮液槽以用于通过加压流体源60进行再循环。加压流体源60可以是从贮液槽抽取流体的流体泵。

在操作中，加压流体源60可以通过流体通道60、60a向位于连杆28中的该多个流体通道66、66a、66b、66c、66d泵送流体。第一和第二止回阀62、64可以通过该多个流体通道66与加压流体源60流体连通。当向可变压缩连杆系统10提供第一流体压力时，弹簧68可将启动阀58向第一位置72弹簧偏置，如图1所示。第一流体压力的大小不足以克服偏置弹簧68的力并且启动阀58保持在第一位置，如图1所示。第一流体压力的大小足以克服止回阀62的偏置力，从而允许通过通道66a、66b与第一可膨胀腔室76a、78a的加压流体连通以顺时针驱动偏心转子，如图1所示，而启动阀58提供第二可膨胀腔室76b、78b与返回通道70之间的流体连通。当第一流体压力克服第一止回阀62的弹簧偏置力时，加压流体可以通过流体通道66a、66b流向第一和第二腔室76、78的第一加压流体入口46a、46b。启动阀58可以防止加压流体与返回通道70的流体连通。在第一加压流体入口46a、46b进入第一和第二腔室76、78的加压流体可以相对于第一纵向轴线沿顺时针方向旋转第一和第二叶片54a、54b。第一叶片54a可以在第一腔室76中旋转，并且第二叶片54b可以在第二腔室78中旋转。在第一和第二叶片54a、54b沿顺时针方向旋转期间，如图1所示，位于第一和第二腔室76、78的相对端的第二加压流体入口48a、48b可以通过该多个流体通道66c、66d排出流体压力，该多个流体通道66c、66d通过与返回通道70流体连通的启动阀58与第二止回阀64相关联。

当高于第一流体压力的第二流体压力从加压流体源60被提供到可变压缩连杆系统10时，第二流体压力可以克服弹簧68的偏置力，以从第一位置72向第二位置74移动启动阀58。第二流体压力的大小足以克服偏置弹簧68的力并且启动阀58移至第二位置74，如图2所示。第二流体压力的大小也足以克服止回阀64的偏置力，从而允许通过通道66c、66d与第二可膨胀腔室76b、78b的加压流体连通以逆时针驱动偏心转子，如图2所示，而启动阀58提供第一可膨胀腔室76a、78a与返回通道70之间的流体连通。当第二流体压力克服第二止回阀64的弹簧偏置力时，加压流体可以流向第一和第二腔室76、78的第二加压流体入口48a、48b。当处于第二位置74时，启动阀58可以防止第二止回阀64和返回通道70之间的流体连通。在第二加压流体入口48a、48b进入第一和第二腔室76、78的加压流体可以相对于第一纵向轴线沿逆时针方向旋转第一和第二叶片54a、54b。第一叶片54a可以在第一腔室76中旋转，并且第二叶片54b可以在第二腔室78中旋转。在第一和第二叶片54a、54b的逆时针旋转期间，位于第一和第二腔室76、78的相对端的第一加压流体入口46a、46b可以通过该多个流体通道66a、66b排放流体压力，该多个流体通道66a、66b通过与返回通道70流体连通的启动阀58与第一止回阀62相关联。通过流体通道69对启动阀58的流体压力响应致动可以提供偏心转子52的顺时针和逆时针旋转，从而改变活塞销26和曲轴20之间的有效距离以在发动机内提供可变压缩。

现在参考图3-5，连杆128可以包括与该至少一个活塞24相关联的第一端130和位于第一端130相对的远端且与曲轴20相关联的第二端132。至少一个流体通道166、166a、166b、167a、167b、167c、167d可以在第一和第二端130、132之间延伸。流体压力响应启动阀158和止回阀162、164可以位于连杆128的外侧。第一和第二端部134、136可以分别位于连杆128的第一和第二端130、132。第一端部134可以连接至可操作以在该至少一个汽缸内往复移动的活塞，并且可以限定第一孔以用于容纳限定第一纵向轴线的活塞销26。第一端部134可以在该至少一个汽缸内往复运动，以驱动第一和第二移动端限之间的该至少一个活塞24。第二端部136可以限定第二孔。连杆轴承可以将第二端部136安装到曲轴20的曲柄销22。连杆轴承可以插置于连杆128和曲柄销22之间。曲柄销22可以限定第二纵向轴线。至少一个流体通道可以通过曲轴20提供，以用于通过曲柄销22与位于连杆128内侧的该至少一个流体通道166、166a、166b、167a、167b、167c、167d的流体连通。第二端部136可以相对于曲柄销22旋转。液压致动偏心转子152可以与第一和第二端部134、136中的一者相关联，或者如果需要，可以为第一和第二端部134、136中的每一者提供单独的转子152，以围绕第一纵向轴线和第二纵向轴线中对应的一者旋转。偏心转子152可以通过与在曲轴20的曲柄销22中形成的流体通道20a、20b流体连通的至少一个流体通道165b、165a响应于流体连通而操作。偏心转子152可以具有定位在外表面上的至少一个叶片154a、154b以限定位于连杆128和偏心转子152之间的至少一个腔室176、178。至少一个流体通道166、166a、166b、167a、167b、167c、167d和腔室76、78的一个可膨胀腔室部分76a、76b、78a、78b之间的流体连通可以响应于作用在该至少一个叶片154a、154b上的流体压力而沿顺时针或逆时针方向旋转偏心转子52。流体通道167a、167b可以与第一可膨胀腔室176a、178a流体连通，而第二流体通道167c、167d可以与第二可膨胀腔室176b、178b流体连通。流体通道167a、167b、167c、167d可以通过该至少一个流体通道166、166a、166b连接以与加压流体源160流体连通。偏心转子152可以具有带有不同径向距离180、182(在图6中最佳示出)的偏心表面区域，其可以响应于作用在该至少一个叶片154a、154b上的流体压力而旋转，以改变第一纵向轴线和第二纵向轴线之间的有效距离。

偏心转子152可以包括设置在偏心转子152的外表面上的第一叶片154a和第二叶片154b。第一和第二叶片154a、154b可以定位成分开约90°(含)和约180°(含)之间。作为示例而非限制，如图4-5所示，偏心转子152可以与第一端部134相关联并且与活塞销26同心地安装。第一和第二腔室176、178可以限定在第一端部134中以容纳偏心转子152的第一和第二叶片154a、154b。第一和第二叶片154a、154b中的每一者可以在第一和第二腔室176、178中对应的一者内旋转。第一和第二叶片154a、154b可以旋转以沿顺时针或逆时针方向驱动转子。偏心转子152可以在第一角转子位置和第二角转子位置之间相对于第一端部134沿顺时针或逆时针方向旋转。第一转子位置可以由偏心转子152的偏心表面区域的第一径向距离180来限定，该偏心转子152旋转到与连杆128的纵向轴线对准的位置以提供最小连杆长度。第二转子位置可以由偏心转子152的偏心表面区域的第二径向距离182来限定，该偏心转子152旋转到与连杆128的纵向轴线对准的位置以提供最大连杆长度。偏心转子152的第一和第二径向距离180、182可以响应于流体压力与腔室176、178的可膨胀腔室部分176a、176b、178a、178b中的一者的连通而相对于连杆128的纵向轴线对准，以向第一和第二叶片154a、154b的一侧施加压力以驱动偏心转子152的旋转。第一和第二叶片154a、154b可以通过该至少一个腔室176、178的一个可膨胀腔室侧内的流体压力而在该至少一个腔室176、178中的一者内旋转，而另一侧流体连通以排放到最终通向贮液槽的返回通道170中。第二端部136可以容纳连杆轴承，以用于将第二端部136安装到曲轴20的曲柄销22。曲柄销22可以包括用于与该至少一个流体通道166、166a、166b、167a、167b、167c、167d流体连通的至少一个流体通道165a、165b、20a、20b。当流体压力从曲柄销中所限定的流体通道通过流体通道166、166a、166b、167a、167b、167c、167d流入该至少一个腔室176、178的可膨胀腔室部分176a、176b、178a、178b中的一者时，可以致动偏心转子152。液压致动系统151可以包括在连杆128外部形成的流体通道，并且可以延伸到与在连杆128的第一和第二端130、132之间延伸的流体通道166、166a、166b、167a、167b、167c、167d流体连通。流体通道可以与由曲轴20限定的至少一个流体通道20a、20b流体连通。由该至少一个腔室176、178的一个可膨胀腔室侧176a、176b、178a、178b容纳的流体压力可以在偏心转子152的第一角位置和第二角位置之间沿顺时针方向或逆时针方向驱动该偏心转子152。

如图3-5所示，连杆128可以限定在加压流体源160与第一和第二加压流体入口146a、146b、148a、148b之间延伸的多个流体通道166、166a、166b、167a、167b、167c、167d。曲轴20可以包括用于在加压流体源160和该多个流体通道166、166a、166b、167a、167b、167c、167d之间流体连通的流体通道165a、165b、20a、20b。图4A是详细示意图，示出了与进给连杆128的流体通道166a、166b的环形凹槽128a、128b流体连通的流体通道20a、20b的轴向偏移。该多个流体通道166、166a、166b、167a、167b、167c、167d可以通过第一和第二止回阀162、164提供加压流体源160之间的流体连通以与第一和第二加压流体入口146a、146b、148a、148b连通。加压流体源通过通道169与流体压力致动的启动阀158流体连通。第一止回阀162可以提供与和第一加压流体入口146a、146b相关联的该多个流体通道167a、167b的流体连通。第二止回阀164可以提供与和第二流体入口148a、148b相关联的该多个流体通道167c、167d的流体连通。第一和第二止回阀162、164可以提供加压流体到对应加压流体入口的流体连通或防止流体连通，同时允许加压流体通过启动阀158流动至最终通向贮液槽的返回流体通道170。第一和第二止回阀162、164可以包括弹簧和球构件，使得球构件防止回流，并且当加压流体克服弹簧的偏置力时，该加压流体可以通过第一和第二止回阀162、164。可变压缩连杆系统110可以包括用于从该至少一个腔室176、178排放加压流体的返回通道170。返回通道170可以用于润滑发动机的各种部件，其最终通向贮液槽以通过加压流体源160进行再循环。加压流体源160可以是从贮液槽抽取流体的流体泵。

在操作中，加压流体源160可以通过流体通道165a、165b、20a、20b向位于连杆128中的该多个流体通道166、166a、166b、167a、167b、167c、167d泵送流体。第一和第二止回阀162、164可以通过该多个流体通道165a、165b与加压流体源160流体连通。当向可变压缩连杆系统110提供第一流体压力时，弹簧168可将启动阀158向第一位置172弹簧偏置，如图4中所示。第一流体压力的大小不足以克服偏置弹簧168的力并且启动阀158被保持在第一位置，如图4所示。第一流体压力的大小足以克服止回阀162的偏置力，从而允许通过通道167a、167b与第一可膨胀腔室176a、178a的加压流体连通以顺时针驱动偏心转子，如图4所示，而启动阀158提供第二可膨胀腔室176b、178b与返回通道170之间的流体连通。当第一流体压力克服第一止回阀162的弹簧偏置力时，加压流体可以通过流体通道167a、167b流向第一和第二腔室176、178的第一加压流体入口146a、146b。启动阀158可以防止加压流体与返回通道170的流体连通。在第一加压流体入口146a、146b进入第一和第二腔室176、178的加压流体可以相对于第一纵向轴线沿顺时针方向旋转第一和第二叶片154a、154b。第一叶片154a可以在第一腔室176中旋转，并且第二叶片154b可以在第二腔室178中旋转。在第一和第二叶片154a、154b沿顺时针旋转期间，如图4所示，位于第一和第二腔室176、178的相对端的第二加压流体入口148a、148b可以通过该多个流体通道167c、167d排放流体压力，该多个流体通道167c、167d通过与返回通道170流体连通的启动阀158与第二止回阀164相关联。

当高于第一流体压力的第二流体压力从加压流体源160被提供到可变压缩连杆系统110时，第二流体压力可以克服弹簧168的偏置力，以从第一位置172向第二位置174移动启动阀158。第二流体压力的大小足以克服偏置弹簧168的力并且启动阀158移至第二位置174，如图5所示。第二流体压力的大小也足以克服止回阀164的偏置力，从而允许通过通道167c、167d与第二可膨胀腔室176b、178b的加压流体连通逆时针驱动偏心转子，如图5所示，而启动阀158提供第一可膨胀腔室176a、178a与返回通道170之间的流体连通。当第二流体压力克服第二止回阀164的弹簧偏置力时，加压流体可以流向第一和第二腔室176、178的第二加压流体入口148a、148b。当处于第二位置174时，启动阀158可以防止第二止回阀164和返回通道170之间的流体连通。在第二加压流体入口148a、148b进入第一和第二腔室176、178的加压流体可以相对于第一纵向轴线沿逆时针方向旋转第一和第二叶片154a、154b。第一叶片154a可以在第一腔室176中旋转，并且第二叶片154b可以在第二腔室178中旋转。在第一和第二叶片154a、154b沿逆时针旋转期间，位于第一和第二腔室176、178的相对端的第一加压流体入口146a、146b可以通过该多个流体通道167a、167b排放流体压力，该多个流体通道167a、167b通过与返回通道170流体连通的启动阀158与第一止回阀162相关联。启动阀158可以通过流体通道169响应于流体压力以在第一和第二位置之间启动，以便提供偏心转子152的顺时针和逆时针旋转，从而改变活塞销126和曲轴20的曲柄销22之间的有效距离以用于在发动机内提供可变压缩。本领域技术人员应当认识到，如图4-6所示，当位于连杆128外部时，启动阀158无须为流体压力致动的启动阀。作为示例而非限制，在如图4-6所示的外部配置中，启动阀158可以为电磁操作的阀、或所需的任何其他已知的致动器操作的配置。

现在参考图6，作为示例而非限制，偏心转子152可以与连杆128的第二端136相关联，并且可安装为相对于曲柄销22旋转。偏心转子152可以相对于曲柄销22旋转并且包括第一和第二径向距离180、182，以用于改变活塞销26和曲柄销22的第一纵向轴线和第二纵向轴线之间的长度。如之前所公开的，通过该至少一个腔室176、178的一个可膨胀腔室侧内的流体压力，第一和第二叶片154a、154b可以在该至少一个腔室176、178中的一者中沿顺时针和逆时针旋转，而另一侧处于流体连通以排入贮液槽中用于通过加压流体源160进行再循环。第一流体通道167a、167b可以提供与第一可膨胀腔室176a、178a的流体连通，并且第二流体通道167c、167d可以提供与第二可膨胀腔室176b、178b的流体连通。流体通道167a、167b、167c、167d可以从与加压流体源160流体连通的该至少一个流体通道166、166a、166b分出。如图6中所示，液压致动系统151可以包括流体压力致动的启动阀158，其可通过通道169响应于流体压力，并且第一和第二止回阀162、164可以位于连杆128的外侧。

一种用于组装可变压缩连杆系统10、110(其具有限定第一纵向轴线的活塞销26、限定第二纵向轴线的曲轴20的曲柄销22、以及加压流体源60、160)的方法可以包括：形成连杆28、128，连杆28、128具有与活塞销26相关联的第一端30、130、位于第一端30、130相对的远端的与曲柄销22相关联的第二端32、132、以及与第一和第二轴线的至少一个对应纵向轴线相关联的至少一个偏心转子接纳孔。该方法可以包括定位液压致动的偏心转子52、152，偏心转子52、152具有在偏心转子接纳孔内的至少一个叶片54a、54b、154a、154b以用于围绕与第一和第二端26、32、126、132中的至少一者相关联的第一纵向轴线和第二纵向轴线中的至少一者旋转，并且提供流体通道以用于与限定在偏心转子52、152的该至少一个叶片54a、54b、154a、154b与连杆28、128之间的至少一个可膨胀腔室76a、76b、78a、78b、176a、176b、178a、178b的流体连通。该方法可以进一步包括提供液压致动系统51、151，以用于在加压流体源60、160和该至少一个可膨胀腔室76a、76b、78a、78b、176a、176b、178a、178b之间的流体连通。偏心转子52可以响应于作用在该至少一个叶片54a、54b、154a、154b上的流体压力而在第一角位置和第二角位置之间旋转，以用于改变在第一纵向轴线和第二纵向轴线之间的连杆28、128的纵向长度。

液压致动系统51、151可以包括至少一个流体压力致动的启动阀58、158、至少一个止回阀62、64、162、164、以及至少一个流体通道66、166。该方法可以进一步包括：在连杆28的第一端30处安装偏心转子52以用于相对于活塞销26旋转，以及在连杆28中形成与该至少一个可膨胀腔室76a、76b、78a、78b、176a、176b、178a、178b流体连通的流体通道66、66a、66b、66c、66d。该方法可以进一步包括：在连杆128的第二端132处安装偏心转子152以用于相对于曲柄销22旋转，以及在可操作地与连杆128相关联的偏心转子内形成至少一个流体通道166、166a、166b、166c、166d，以用于与该至少一个可膨胀腔室176a、176b、178a、178b的流体连通。该至少一个流体通道166、166a、166b、166c、166d可以通过偏心转子152中形成的环形通道128a、128b、曲柄销22中形成的径向通道20a、20b以及曲柄销22中形成的纵向通道165a、165b与流体压力源160流体连通。图6的连杆128的操作和关于图4-5所描述的操作相同。

可变的连杆长度可以改善燃料效率达5％至10％。可变的连杆长度可以允许内燃机能够使用多种燃料。相对于连杆安装在内部的液压致动转子允许液压控制系统使用扭转能量来致动，或者允许包括双路控制阀，或者允许包括多路控制阀，或者允许包括具有内部止回阀组件的滑阀作为液压控制系统的部件。不需要机械连接件来旋转安装在连杆内的偏心转子。与曲柄销或活塞销孔同轴定中心的液压旋转致动器被用来直接旋转偏心转子，以便改变在这两个销孔之间的连杆的有效长度。

虽然已经结合目前认为最可实现和优选的实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明并不限于所公开的实施例，相反，其旨在覆盖包含在所附权利要求书的精神和范围内的各种修改及等效布置，该范围将按最广义的解释，以便涵盖法律所允许的所有这种修改及等效结构。

Claims (15)

1.一种具有限定第一纵向轴线的活塞销(26)、限定第二纵向轴线的曲轴(20)的曲柄销(22)、以及加压流体源(60、160)的可变压缩连杆系统(10、110)，其改良处包括：

连杆(28、128)，其能够连接在所述活塞销(26)和所述曲柄销(22)之间并且具有相对于所述第一纵向轴线和所述第二纵向轴线中的一者形成的偏心转子接纳孔；

偏心转子(52、152)，其具有能够接合在所述偏心转子接纳孔内的至少一个叶片(54a、54b、154a、154b)以用于围绕所述第一纵向轴线和所述第二纵向轴线中的一者旋转，所述偏心转子(52、152)能够响应于与至少一个可膨胀腔室(76a、76b、78a、78b、176a、176b、178a、178b)流体连通的流体压力而旋转，所述至少一个可膨胀腔室(76a、76b、78a、78b、176a、176b、178a、178b)限定在所述偏心转子(52、152)的所述至少一个叶片(54a、54b、154a、154b)与所述连杆(28、128)之间；以及

液压致动系统(51、151)，其在所述加压流体源(60、160)和所述至少一个可膨胀腔室(76a、76b、78a、78b、176a、176b、178a、178b)之间流体连通，以用于在第一角位置和第二角位置之间旋转所述偏心转子(52、152)以改变在所述第一纵向轴线和所述第二纵向轴线之间的所述连杆(28、128)的纵向长度。

2.根据权利要求1所述的改良，其中所述偏心转子(52、152)包括设置在所述偏心转子(52、152)的外表面上的第一叶片(54a、154a)和第二叶片(54b、154b)，所述第一和第二叶片(54a、54b)中的每一者限定位于所述对应叶片(54a、54b、154a、154b)的相对侧上的第一和第二可膨胀腔室(76a、76b、78a、78b、176a、176b、178a、178b)，所述偏心转子(52、152)能够响应于在所述对应的第一和第二可膨胀腔室(76a、76b、78a、78b、176a、176b、178a、178b)内作用在所述第一和第二叶片(54a、54b、154a、154b)上的流体压力而沿顺时针和逆时针方向旋转。

3.根据权利要求2所述的改良，其中所述液压致动系统(51、151)包括第一止回阀(62、162)和第二止回阀(64、164)，所述第一止回阀(62、162)在所述加压流体源(60、160)和所述第一可膨胀腔室(76a、78a、176a、178a)之间流体连通，所述第二止回阀(64、164)在所述加压流体源(60、160)和所述第二可膨胀腔室(76b、78b、176b、178b)之间流体连通。

4.根据权利要求2所述的改良，其中所述液压致动系统(51、151)包括能够在第一位置(72、172)和第二位置(74、174)之间操作的流体压力致动的启动阀(58、158)，当所述启动阀处于所述第一位置(72、172)时其允许加压流体相对于所述第二可膨胀腔室(76b、78b、176b、178b)流动，并且当所述启动阀处于所述第二位置(74、174)时其允许加压流体相对于所述第一可膨胀腔室(76a、78a、176a、178a)流动。

5.根据权利要求1所述的改良，其中所述偏心转子(52)安装为用于在所述连杆(28、128)的第一端(30)内相对于所述活塞销(26)旋转。

6.根据权利要求5所述的改良，其进一步包括：

所述流体压力启动的液压致动系统(51)，其形成在所述连杆(28)中，所述连杆(28)在所述第一端(30)和所述第二端(32)之间延伸，其中至少一个流体通道(66a、66b、66c、66d、166、166a、166b、167a、167b、167c、167d)形成在所述连杆(28)中用于与所述至少一个可膨胀腔室(76a、76b、78a、78b)流体连通。

7.根据权利要求1所述的改良，其中所述偏心转子(52)安装为用于在所述连杆(28、128)的所述第二端(32)内相对于所述曲柄销(22)旋转。

8.根据权利要求7所述的改良，其进一步包括：

所述液压致动系统(151)，其相对于所述连杆(128)至少部分地形成在外部，其中所述至少一个流体通道(166、166a、166b、167a、167b、167c、167d)相对于所述连杆(28、128)位于内部，在形成在所述曲轴(20)的所述曲柄销(22)中的至少一个流体通道(20a、20b)和所述至少一个可膨胀腔室(176a、176b、178a、178b)之间流体连通。

9.一种用于操作可变压缩连杆系统(10、110)的方法，其包括：

选择性地向至少一个流体通道(66、166、166a、166b、166c、166d、167a、167b、167c、167d)供应加压流体以用于在加压流体源(60、160)和至少一个可膨胀腔室(76a、76b、78a、78b、176a、176b、178a、178b)之间的流体连通，所述至少一个可膨胀腔室(76a、76b、78a、78b、176a、176b、178a、178b)形成在所述连杆(28、128)中形成的偏心转子接纳孔和被安装用于在其中旋转的液压致动的偏心转子(52、152)之间；以及

响应于与所述至少一个可膨胀腔室(76a、76b、78a、78b、176a、176b、178a、178b)流体连通的加压流体而旋转所述偏心转子，所述至少一个可膨胀腔室(76a、76b、78a、78b、176a、176b、178a、178b)限定在所述偏心转子(52、152)的至少一个叶片(54a、54b、154a、154b)与所述连杆(28、128)之间，所述偏心转子能够响应于作用在所述至少一个叶片(54a、54b、154a、154b)上的流体压力而在第一角位置和第二角位置之间旋转，以用于在所述连杆(28、128)的最小长度和最大长度之间改变所述连杆(28、128)的纵向长度。

10.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括：

使用弹簧(68、168)向第一位置(72、172)偏置启动阀(58、158)，所述第一位置(72、172)允许第二可膨胀腔室(76b、78b、176b、178b)与返回通道(70、170)之间的流体连通；以及

响应于大于所述弹簧偏置力的流体压力而向第二位置致动所述启动阀(58、158)，以便允许在第一可膨胀腔室(76a、78a、176a、178a)与返回通道(70、170)之间的流体连通。

11.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括：

通过在第一压力值下偏置打开的第一止回阀(62、162)向所述第一可膨胀腔室(76a、78a、176a、178a)供应加压流体；

通过在大于所述第一压力值的第二压力值下偏置打开的第二止回阀(64、164)向所述在第二可膨胀腔室(76b、78b、176b、178b)供应加压流体；以及

响应于所述第一流体压力值和所述第二流体压力值而选择性地通过启动阀(58、158)从所述第一和第二可膨胀腔室(76a、76b、78a、78b、176a、176b、178a、178b)排出加压流体，以使所述第二可膨胀腔室(76b、78b、176b、178b)响应于所述第一压力值而与返回通道(70、170)流体连通并且使所述第一可膨胀腔室(76a、78a、176a、178a)响应于所述第二压力值而与所述返回通道(70、170)流体连通。

12.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括：

通过能够操作用于在第一位置(72、172)和第二位置(74、174)之间切换的启动阀(58、158)而选择性地连通加压流体，所述启动阀(58、158)液压地致动所述偏心转子以使其当处于所述第一位置时沿顺时针方向旋转以及当处于所述第二位置时沿逆时针方向旋转。

13.一种用于组装可变压缩连杆系统(10、110)的方法，其包括：

形成连杆(28、128)，所述连杆(28、128)具有与限定第一纵向轴线的活塞销(26)相关联的第一端(30、130)、位于所述第一端(30、130)相对的远端的与限定第二纵向轴线的曲柄销(22)相关联的第二端(32、132)、以及偏心转子接纳孔；

插入偏心转子(52、152)，所述偏心转子(52、152)具有在所述偏心转子接纳孔内的至少一个叶片(54a、54b、154a、154b)以能够围绕与所述第一和第二端(26、32、126、132)中的一者相关联的所述第一纵向轴线和所述第二纵向轴线中的至少一者旋转，所述偏心转子(52、152)能够响应于与至少一个可膨胀腔室(76a、76b、78a、78b、176a、176b、178a、178b)的流体连通而操作以用于在第一角位置和第二角位置之间旋转所述偏心转子(52、152)，所述至少一个可膨胀腔室(76a、76b、78a、78b、176a、176b、178a、178b)限定在所述偏心转子(52、152)的所述至少一个叶片(54a、54b、154a、154b)与所述连杆(28、128)之间，所述偏心转子(52、152)能够响应于作用在所述至少一个叶片(54a、54b、154a、154b)上的流体压力作用而旋转，以用于在所述第一纵向轴线和所述第二纵向轴线之间改变所述连杆(28、128)的纵向长度；

形成流体通道，所述流体通道形成液压致动系统(51、151)的一部分以用于在加压流体源(60、160)与所述至少一个可膨胀腔室(76a、76b、78a、78b、176a、176b、178a、178b)之间的流体连通。

14.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括：

在所述连杆(28)的所述第一端(30)处安装所述偏心转子(52)以用于相对于所述活塞销(26)旋转；以及

在所述连杆(28)中形成与所述至少一个可膨胀腔室(76a、76b、78a、78b)流体连通的至少一个流体通道(66、66a、66b、66c、66d)。

15.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括：

在所述连杆(128)的所述第二端(132)处安装所述偏心转子(152)以用于相对于所述曲柄销(22)旋转；以及

形成穿过所述偏心转子(58、158)的与所述至少一个可膨胀腔室(176a、176b、178a、178b)流体连通的至少一个流体通道(166、167a、167b、167c、167d)。